26980

مطالعۀ عددي احتراق بدون شعله در محفظۀ احتراق توربين گاز

كارشناسي ارشد

مهندسي مكانيك-تبديل انرژي

1399-1400

30 /8/ 1400

دكتر آيت قره‌قاني-دكتر مجيد سياوشي

مهندسي مكانيك

نياز روزافزون انسان به انرژي در نتيجه‌ پيشرفت صنعتي، توسعه و استفاده بيش ‌از پيش از وسايل تبديل انرژي را در پي داشته است. امروزه دستگاه‌هاي احتراقي بخش عمده تامين انرژي جوامع انساني را برعهده دارند. افزايش راندمان احتراقي به همراه كاهش انتشار آلاينده‌ها از اهداف توسعه و پژوهش علم احتراق بشمار مي‌آيد. در احتراق‌هاي متداول، بهبود اين دو هدف، سازوكاري عكس دارد؛ از اين رو محققين با ابداع و توسعه رژيمهاي احتراقي نوين و تعميم آن‌ها به دستگاه‌هاي احتراقي مختلف سعي در ايده‌آل كردن اين پديده دارند. رژيم احتراقي بدون شعله از جمله اين ابداعات مي‌باشد كه افزايش راندمان احتراقي به همراه كاهش آلايندگي را دارا مي‌باشد و تعميم اين رژيم به توربين‌هاي گاز هوايي و زميني اهميت ويژه‌اي دارد. تعميم اين رژيم با چالش‌هايي روبه‌رو بوده و نيازمند مطالعه پيرامون تحقق اين امر مي‌باشد. پژوهش حاضر بر تعميم رژيم احتراقي بدون شعله و شرايط آن بر محفظه‌هاي احتراقي توربين گاز هوايي به‌ وسيله مدل‌سازي عددي متمركز مي‌باشد. با مطالعه و گسترش طراحي مفهومي جديد با تكيه بر محل واكنش سوخت، اين مهم انجام گرفته است. بررسي كلي و جزئي شرايط حاكم بر محفظه و عوامل تاثيرگزار از ديگر موارد بررسي پژوهش حاضر مي‌باشد. نتايج حاصله از بهبود راندمان احتراق و كاهش آلايندگي و همچنين تعميم رژيم احتراقي بدون شعله به محفظه مدل احتراقي توربين گاز هوايي حكايت دارد. كاهش 85 درصدي اكسيدهاي‌نيتروژن به همراه كاهش 43 درصدي مونواكسيدكربن نسبت به حالت احتراق متداول در مقادير يكسان سوخت و همچنين، احتراق پايدار در حالت رقيق‌سوزي از نسبت‌هاي هم‌ارزي 0.65تا 0.49 از يافته‌هاي اين پژوهش مي‌باشد.

1401/06/21

Application of flameless concept in the gas turbine combustion chamber by using numerical simulation

11/21/2023 12:00:00 AM

The growing human need for energy due to industrial progress has led to the development and overuse of energy conversion tools. Nowadays, combustion devices are responsible for the bulk of the energy supply of human societies. Increasing combustion efficiency and reducing pollutants emission is one of the goals of combustion science research and development. In conventional combustion, the improvement of these two goals has the opposite mechanism; therefore, researchers are trying to idealize this phenomenon by inventing and developing new combustion regimes and extending them to different combustion devices. Flameless combustion regime is one of these innovations that increases combustion efficiency while reducing pollution, and the generalization of this regime to aviation and ground-based gas turbines is essential. The generalization of this regime faces challenges that need to be studied to achieve this. The present study uses numerical modeling to generalize the flameless combustion regime and its conditions in aviation gas turbine combustion chambers. This has been done by studying and expanding a new concept design based on the fuel reaction site. The results indicate the improvement of combustion efficiency and reduction of pollution, as well as the generalization of the flameless combustion regime to the combustion chamber of the aviation gas turbine model. This study has an 85% reduction in nitrogen oxides and a 43% reduction in carbon monoxide compared to conventional combustion in the same amounts of fuel. A general and detailed study of the conditions governing the chamber and the influencing factors are other cases of the present study.

احتراق , احتراق بدون شعله , محفظه احتراق توربين گاز , انتشار آلاينده , راندمان احتراق , اكسيدهاي نيتروژن , مونواكسيد‌كربن

Combustion , flameless combustion , gas turbine combustion chamber , emission , combustion efficiency , nitrogen oxides , carbon monoxide

Morteza Targol Ghasemi

Dr. Ayat Gharehghani Dr. Majid Siavashi